DE4431487A1 - Vorrichtung zum Filtern von hochviskosen Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neuartige Vorrichtung zum Filtern von hochvis­ kosen Flüssigkeiten im Labormaßstab.

Das Absieben von hochviskosen Flüssigkeiten, insbesondere von Lacken im Labora­ toriumsbereich ist derzeit sehr zeitaufwendig, insbesondere bei Universallacken auf Wasserbasis. Für das Sieben über ein 31-µm-Sieb werden für ein Kilogramm Produkt heute bis zu 30 Minuten benötigt.

Es ist zwar bekannt, daß man die Durchflußgeschwindigkeit von hochviskosen Flüs­ sigkeiten durch ein Sieb unter Druck steigern kann. Doch sind die am Markt befindli­ chen Kompressoren sowie die dazugehörigen druckfesten Gefäße zur Aufnahme der filtrierten Flüssigkeit für Laborzwecke viel zu aufwendig. Das gilt sowohl für die An­ schaffungs- und Unterhaltungskosten als auch für den Raumbedarf.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher nunmehr die Aufgabe gestellt, eine Vorrich­ tung zum Filtern von hochviskosen Flüssigkeiten im Laboratoriumsmaßstab zur Ver­ fügung zu stellen, die hinsichtlich der Kosten, des Materials und des Raumbedarfs den Anforderungen eines Laborbetriebs gerecht wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Vorrichtung

• a) aus einem geschlossenen Gefäß zur Aufnahme der filtrierten Flüssigkeit be­ steht,
• b) in der Wand des Gefäßes zur Aufnahme der filtrierten Flüssigkeit eine Öffnung zur Aufnahme einer Filterfläche angeordnet ist,
• c) die Filterfläche mit einem Vorlagebehälter für die zu filtrierende Flüssigkeit ver­ bunden ist, und
• d) an dem Vorlagebehälter ein Blasebalg zur Erzeugung eines erhöhten Druckes auf die Filterfläche angeordnet ist.

Das erwähnte Gefäß zur Aufnahme der filtrierten Flüssigkeit ist vorzugsweise zylin­ derförmig ausgestaltet. Denkbar sind jedoch beliebige andere Formen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorzugsweise aufrechtstehend betrieben. Da unter leicht erhöhtem Druck gearbeitet wird, sind jedoch auch andere Lagen möglich, d. h. eine leichte Schräglage oder ein Arbeiten in liegender Stellung.

Das in der Vorrichtung angeordnete Gefäß zur Aufnahme der filtrierten Flüssigkeit ist in der Regel mit einem Deckel versehen. Dieser ist vorzugsweise abnehmbar ausge­ staltet und mit einer Öffnung von 3-5 mm Durchmesser versehen. Es sind jedoch auch dreh- oder kipp- bzw. schwenkbeweglich an dem Mantel des Gefäßes befestigte Deckel für die erfindungsgemäßen Zwecke einsetzbar.

In den Deckel ist die Filterfläche eingelassen. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um einen Vorlagebehälter, dessen Boden als Filterfläche ausgelegt ist bzw. in dessen Boden ein Filtereinsatz eingebaut ist. Die zu filtrierende Flüssigkeit wird somit in den Vorlagebehälter gegeben und durch die Filterfläche in das Gefäß zur Aufnahme der filtrierten Flüssigkeit gelassen.

Der Vorlagebehälter besteht vorzugsweise aus einem Gefäß in Form eines geraden Kegelstumpfes, der umgekehrt in den Deckel des Gefäßes zur Aufnahme der filtrier­ ten Flüssigkeit eingelassen ist. D.h. die Deckkreisfläche des Kegelstumpfes weist in das Innere des Gefäßes zur Aufnahme der filtrierten Flüssigkeit. Hierbei wird eine An­ ordnung gewählt, bei der die Deckkreisfläche des kegelstumpfförmigen Vorlagebe­ hälters sich im Inneren des Gefäßes zur Aufnahme der filtrierten Flüssigkeit befindet. Die Grundkreisfläche des Vorlagebehälters liegt hingegen außerhalb des Gefäßes zur Aufnahme der filtrierten Flüssigkeit.

Der Vorlagebehälter hat eine Grundkreisfläche, die als abnehmbarer Deckel geformt ist. Ebenso wie bei dem Gefäß zur Aufnahme der filtrierten Flüssigkeit kann der Deckel jedoch beweglich an dem Vorlagebehälter befestigt sein, z. B. dreh-, schwenk-, kippbeweglich.

In dem Deckel des Vorlagebehälters ist eine Vorrichtung eingebaut, die dem An­ schluß eines zu einem Blasebalg führenden Schlauches dient. Bei diesem Blasebalg handelt es sich in der Regel um ein einfaches Gerät zur Erzeugung eines Luftstro­ mes, im einfachsten Fall einen Balg, der zwischen zwei durch ein Gelenk verbundene Holzplatten befestigt ist. Ebenso kann eine Hohlkugel angeordnet werden, die beim Zusammenpressen Luft durch den Schlauch in den Vorlagebehälter drückt.

Neben den genannten Geräten können auch beliebige andere Verdichter zum Einsatz kommen, die durch Hand- oder Fußbewegung einen Luftstrom zu erzeugen vermögen und für eine geringfügige Erhöhung des Luftdruckes geeignet sind. Aufwendigere Verdichter würden den Zwecken der Erfindung zuwiderlaufen.

Denkbar ist es jedoch auch, mittels einfacher Laborgeräte, etwa Vakuumpumpen, einen Unterdruck in dem Gefäß zur Aufnahme der Filtrierflüssigkeit zu erzeugen. Dies ist insbesondere dann angezeigt, wenn in dem Labor Dampfstrahl- oder Wasser­ strahlpumpen ohnehin vorhanden sind.

In einer Variante der Erfindung ist in den Vorlagebehälter paßgenau ein zweiter Be­ hälter eingelassen. In diesem Fall weist der erste Behälter keinen Deckel auf. Der zweite Behälter hat keinen Boden, jedoch einen Deckel. In diesen ist die Vorrichtung zum Anschluß des Luftschlauches zum Blasebalg eingelassen. Durch diese Art der Konstruktion kann die Filterfläche, beispielsweise ein Filtergewebe, mit ihren Rändern zwischen den Mantelflächen der beiden kegelstumpfförmigen Vorlagebehälter fixiert werden.

Vorlagebehälter und Gefäß zur Aufnahme der filtrierten Flüssigkeit können aus belie­ bigen Materialien gefertigt werden. Erfindungsgemäß bevorzugt wird jedoch, daß die Vorlagebehälter aus Polyäthylen und das Gefäß zur Aufnahme der filtrierten Flüssig­ keit aus Metall sind.

Auch wenn für den Vorlagebehälter eine kegelstumpfförmige Ausgestaltung bevor­ zugt wird, sind beliebige andere Formen möglich. Einzige Voraussetzung ist, daß das Gefäß einem erhöhten Luftdruck standzuhalten vermag.

Gleiches gilt für die Vorlagebehälter. Insbesondere können diese auch in Form eines umgekehrt in dem Gefäß zur Aufnahme der filtrierten Flüssigkeit angeordneten Pyra­ midenstumpfes geformt sein. Ebenso sind zylinderförmige oder andere Formen denk­ bar. Doch hat sich erfindungsgemäß die Form eines geraden Kreiskegels als beson­ ders vorteilhaft erwiesen, da hier überraschend gute Strömungsbedingungen unter leicht erhöhtem Luftdruck zu verzeichnen sind.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figur näher beschrieben.

Die zu filtrierende Flüssigkeit wird nach Öffnen des Deckels 8 in die Vorlagebehälter 4 bzw. 10 gegeben.

Diese Vorlagebehälter 4 und 10 sind in Form eines geraden Kreiskegelstumpfes ge­ fertigt. Beide sind paßgenau aufeinander abgestimmt und ineinander gesteckt, so daß deren Mantelflächen 14 und 15 paßgenau aneinander liegen.

Der Vorlagebehälter 4 ist in seiner Grundflächenebene 9 offen. Der Vorlagebehälter 10 ist in seiner Deckfläche 11 offen. Das Filtergewebe 7 ist mit seinem äußeren Rand 13 zwischen den Mantelflächen 14 und 15 der Vorlagebehälter 4 und 10 fixiert.

Die Vorlagebehälter sind so in der Öffnung 2 des Deckels 6 des Gefäßes 1 für die Aufnahme der filtrierten Flüssigkeit angebracht, daß die Form eines umgekehrten ge­ raden Kreiskegelstumpfes entsteht, d. h. daß die Grundfläche des Kreiskegelstumpfes nach oben weist, während dessen Deckfläche nach unten zeigt. Weiterhin geschieht die Fixierung in der Öffnung 2 des Deckels 6 so, daß die Deckfläche 7 sich im Inneren des Gefäßes 1 und die Grundfläche 8 sich außerhalb des Gefäßes 1 befindet.

In den Deckel 8 des Vorlagebehälters 10 ist die Vorrichtung 12 eingelassen. Diese besteht aus dem Rohrstück 17, das mittels der Mutter 19 an dem Deckel 8 befestigt ist. Um die notwendige Dichtigkeit zu gewähren, ist die Schicht 18 eingesetzt. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um eine Gummidichtung. Auf das Rohr 17 ist der Luft­ schlauch 16 aufgesteckt. Dieser ist seinerseits mit dem Luftblasebalg 5 verbunden.

Sobald die hochviskose Flüssigkeit in die Vorlagebehälter 4 und 10 gegeben worden ist, wird der Deckel 8 geschlossen und mittels des Luftblasebalgs 5 ein leichter Luft­ druck erzeugt. Hierdurch kommt es zu einer überraschend großen Beschleunigung der Filtrationsgeschwindigkeit. So konnten bei Versuchen mit Lacken Zeitverkürzun­ gen von bisher 30 Minuten auf 2 Minuten pro Probe verzeichnet werden. Angesichts der einfachen Konstruktion ist diese enorme Zeitersparnis als besonders überra­ schend anzusehen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere für die Lackindustrie, vor allem im Laborbereich, wo das Sieben von zahlreichen kleinen Lackchargen erforder­ lich ist. So können z. B. Polyvinylharzlacke, Öllacke, Nitrolacke, Cellulose-Esther-Lacke, Chlorkautschuk-Lacke, Epoxidharz-Lacke, Polyurethan-Lacke, Alkyl­ harz-Lacke, Silikonharz-Lacke u.ä. Verbindungen gesiebt werden. Ebenso ist die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung auch für andere Flüssigkeiten, insbesondere hochviskose Flüssigkeiten, einsetzbar.

Claims (16)

1. Vorrichtung zum Filtern von hochviskosen Flüssigkeiten im Laboratoriums­ maßstab, dadurch gekennzeichnet, daß sie

• a) aus einem geschlossenen Gefäß (1) besteht,
• b) in der Wand des Gefäßes (1) eine Öffnung (2) zur Aufnahme einer Fil­ terfläche (3) angeordnet ist,
• c) die Filterfläche (3) mit einem Vorlagebehälter (4, 10) für die zu filtrierende Flüssigkeit verbunden ist, und
• d) an dem Vorlagebehälter (4,10) ein Blasebalg zur Erzeugung eines erhöhten Druckes auf die Filterfläche (3) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (1) zylinderförmig aus­ gestaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Kreisfläche (6) des Ge­ fäßes (1) als abnehmbarer Deckel ausgestaltet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterfläche (3) in die Kreisflä­ che (6) eingelassen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterfläche (3) in dem Vorla­ gebehälter (4) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlagebehälter (4, 10) in die Kreisfläche (6) des Gefäßes (1) eingelassen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,daß der Vorlagebehälter (4, 10) in Form eines umgekehrt angeordneten, geraden Kegelstumpfes ausgestaltet ist, dessen Deckkreisfläche (7, 11) in das Innere des Gefäßes (1) weist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckkreisfläche (7, 11) im Inneren und die Grundkreisfläche (8, 9) außerhalb des Gefäßes (1) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Deckkreisfläche (7) die Fil­ tratfläche (3) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundkreisfläche (8, 9) als abnehmbarer Deckel gestaltet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in die Grundkreisfläche (8, 9) der Anschluß (12) für den Blasebalg (5) eingelassen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in das Innere des Vorlagebehäl­ ters (4) paßgenau ein zweites, umgekehrt angeordnetes kegelstumpfförmig ausgestaltetes Gefäß (10) eingelassen ist, dessen Deckkreisflächenebene (11) offen ist und in dessen Grundkreisfläche (8) der Anschluß (12) für den Blase­ balg (5) eingelassen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterfläche (3) ein herkömmli­ ches Filtergewebe ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergewebe mit seinem äußeren Rand (13) zwischen den Mantelflächen (14, 15) der Vorlagegefäße (4, 5) fixiert ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlagebehälter (4, 10) in Form eines umgekehrt angeordneten, regelmäßigen Pyramidenstumpfes aus­ gestaltet sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäße (1, 4,) druckfest ausgestaltet sind.